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Elektrodendampfheizung mit einem hermetisch geschlossenen
System
Elektrodendampfheizungen, bei welchen zwei oder mehr Elektroden in eine elektrolytische Flüssigkeit eintauchen, welche beim Stromdurchgang durch Joule'sche Wärme erhitzt und zum Teil verdampft wird, wobei der entwickelte Dampf als Wärmeträger dient, sind an sich bekannt.
So ist z. B. eine Ausführung (österr. Patentschrift Nr. 137522) mit einem Aufnahmegefäss für die zeitweise Aufnahme der Elektrolytflüssigkeit bekannt. Bei dieser Ausführung muss, damit sie ihre Aufgabe erfüllen kann, der freie Raum im Aufnahmegefäss mindestens gleich dem aktiven Elektrolytvolumen sein.
Da dieser Raum in der Ausgangslage mit Luft vom Druck der freien Atmosphäre erfüllt ist, bewirkt jede Steigerung des Druckes im Dampfraum eine Verschiebung von Elektrolytflüssigkeit aus der Elektrodenkammer in das Aufnahmegefäss bis zum Druckgleichwert. Die Druckerhöhung bewirkt somit eine Minderung an aktivem Elektrolytvolumen. Durch Betätigen eines Druckregelventils kann die Drucksteigerung begrenzt werden. Die hiebei aus dem Aufnahmegefäss abströmende Luft hat sich aber mit Dampf der Elektrolytflüssigkeit gesättigt und jede Betätigung des Druckregelventils zum Zweck der Druckbegrenzung führt deshalb zwangsläufig zu einem Verlust an Elektrolytflüssigkeit. Dieser folgt eine Leistungseinbusse und ein erhöhter Verschleiss an Elektroden, bewirkt durch die Steigerung der Konzentration der Elektrolytflüssigkeit.
Steigt bei einer Elektrodendampfheizung dieser Bauart, welche z. B. zur Beheizung eines Kochgefässes verwendet wird, die Temperatur des Kochgutes im Kochgefäss, so bewirkt dies einen Anstieg des Dampfdruckes im Dampfraum und eine Verschiebung von Elektrolytflüssigkeit aus dem Elektrodenraum in das Aufnahmegefäss, bis die in diesem letzteren vorhandene Luft auf den im Dampfraum herrschenden Druck komprimiert ist. Da nun weniger Elektrolytvolumen wirksam ist, reduziert sich die Heizleistung und die Kochzeit wird verlängert. Die anfänglich hohe Heizleistung ist nur kurze Zeit voll wirksam und mit steigender Kochguttemperatur fällt sie immer mehr ab. Es ergibt sich ein ungünstiges Verhältnis von installierter Leistung zum tatsächlich wirksamen Mittelwert.
Dies ist besonders dort von Nachteil, wo die Energie nach beanspruchter Leistung und Verbrauch zu bezahlen ist, indem zum Verbrauch noch die Leistungskosten zusätzlich zu bezahlen sind.
Für höhere Werte des Betriebsdruckes sind Ausführungen dieser Art kaum anwendbar, weil die Kom- pressionibilität des im Aufnahmegefäss vorhandenen Luftvolumens keine auch bei steigendem Druck gleichbleibende Leistungsaufnahme des Elektrodenheiisystems zu erreichen erlaubt. Würde bei erhöhtem Druck das Druckausgleichventil betätigt, um einen weiteren Druckanstieg zu verhindern, könnte das dem abgelassenen Luftvolumen entsprechende Volumen an Elektrolytflüssigkeit erst wieder zugeführt werden, nachdem der Druck im System unter den Wert des atmosphärischen Druckes gesunken wäre.
In der normalen Ausgangslage befindetsich bei Elektrodendampfheizungen dieser Art alle Elektrolytflüssigkeit im Elektrodenraum. Liegt dabei als Folge eines vorausgegangenen Kochprozesses die Temperatur nahe dem Siedepunkt, so tritt bei der neuerlichen Einschaltung ein erheblicher Überstrom auf.
Bei einer andern, ebenfalls bekannten Ausführung (Schweizer Patentschrift Nr. 271058) weist das Aufnahmegefäss, in welchem bei reduziertem Betrieb oder im Nichtbetriebszustand die ElektrolytflUssigkeit Aufnahme findet, ebenfalls einen von Luft erfüllen Raum auf. Durch Erhitzen der in diesem Raum enthaltenen Luft wird die Elektrolytflüssigkeit vorübergehend aus dem Aufnahmegefäss in den Elektrodenraum verdrängt. Auch bei Ausführungen dieser Art wird als Folge der Kompressionibilität der Luft mit steigen-
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dem Druck im Dampfraum Elektrolytflüssigkeit aus den. Elektrodenraum in das Aufnahmegefäss zurückgedrängt, bis in dessen Luftraum der gleiche Druck herrscht.
Ausführungen dieser Art weisen also ebenfalls eine starke Abhängigkeit des aktiven Elektrolytvolumens vom Systemdruck auf. Die thermodynamische Gesetzmässigkeit bedingt zudem bereits für niedrige Systemdrücke hohe Lufttemperaturen ; diese Ausführungen sind deshalb für höhere Drücke ungeeignet.
Diese Nachteile werden gemäss der Erfindung bei einer Elektrodendampfheizung mit einem hermetisch geschlossenen System, das aus mindestens einer Elektrodenkammer, einem mit dieser kommunizierenden, geschlossenen und mit einer elektrischen Heizung versehenen Aufnahmebehälter für einen flüssigen Elek-
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dampft wird, dadurch vermieden, dass der Aufnahmebehälter im kalten Zustand ausschliesslich durch flüssigen, im erhitzten Zustand durch flüssigen und verdampften Elektrolyt gefüllt ist.
Diese erfindungsgemässe Elektrodendampfheizung zeichnet sich somit vom bekannten durch den Un- teischied aus, dass auf die Anwendung eines von Luft gefüllten Raumes im Aufnahmegefäss verzichtet wird. An die Stelle von Luft als gegendruckbildendes Medium tritt Dampf, der je nach dem Betriebszustand aus der Elektrolytflüssigkeit gebildet oder durch Kondensation wieder in diese zurückgeführt werden kann. Beim gleichen Wert des im System herrschenden Druckes kann durch Zufuhr von Wärme in das Aufnahmegefäss die Elektrolytflüssigkeit teilweise oder ganz aus diesem in den Elektrodenraum verdrängt werden. Durch Entzug von Wärme aus dem Aufnahmegefäss wird ein teilweises oder vollständiges Zurücksaugen der Elektrolytflüssigkeit aus der Elektrodenkammer in das Aufnahmegefäss bewirkt.
Die Gegendruckbildung im Aufnahmegefäss wird ausschliesslich durch die diesem zugeführte Wärmemenge im Verhältnis zu seiner Verlustwärme bewirkt, ohne mehr oder weniger grosse Verdrängung von Elektrolytflüssigkeit aus dem Elektrodenraum. Durch geeignete Festlegung des Temperaturwertes des Aufnahmegefässes lässt sich bei einem als Wärmeaustajscher vorgesehenen Kochkessel erreichen, dass während des ganzen Aufheizvorganges die volle Hlektrolytmenge und dadurch auch die volle Heizleistung wirksam ist, so dass eine vorübergehende Leistungsspitze vermieden wird. Die erfindungsgemässe Elektrodendampfheizung ist mit gleichen Vorteilen für niedrige und für hohe Betriebsdrücke verwendbar.
In Fig. 1 und 2 der Zeichnungsind zweibeispielsweise Ausführungsformen der Elektiodendampfhetzung gemäss der Erfindung schematisch dargestellt.
In Fig. l ist mit 1 ein geschlossener Elektrolytbehälter bezeichnet, welcher mit einer elektrischen Beheizungsvorrichtung 2 versehen ist und dessen unterer Teil durch eine Rohrleitung 3 mit dem unteren Teil einer geschlossenen Elektrodenkamm er 4 verbunden ist, in welcher die Elektroden 5 und 6 angeordnet sind.
Der obere Teil der Elektrodenkammer 4 ist durch eine Rohrleitung 7 mit dem geschlossenen Heizraum eines Wärmeaustauschers 8, im dargestellten Falle eines Kochkessels, verbunden, aus dessen unterem Teil eine Kondensatleitung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurückführt. Mit 10 ist ein Hauptschalter bezeichnet, mittels welchem sowohl die Elektroden 5 und 6 als auch die Beheizungsvorrichtung 2 des Elektrolytbehälters 1 an ein Stromnetz s, t anschliessbar sind, während mit 11 ein Schalter bezeichnet ist, mittels welchem die Beheizungsvorrichtung 2 bei eingeschalteten Elektroden 5, 6 ausgeschaltet werden kann.
Bei nicht im Betrieb befindlicher Beheizungsvorrichtung 2 des Elektrolytbehälters 1 befindet sich der Elektrolyt vorteilhaft zum grössten Teil im Elektrolytbehälter 1 und der übrige Raum in dem durch diesen Elektrolytbehälter 1, die Elektrodenkammer 4 und den Heizraum des Wärmeaustauschers 8 sowie die Rohrleitungen 3,7 und die Kondensatleitung 9 gebildeten, geschlossenen System ist mit einem inerten Gas oder Gasgemisch gefüllt. Wird nun die Elektrodendampfheizung durch Schliessen des Hauptschalters 10 und des Schalters 11 in Betrieb gesetzt, so wird der Elektrolytbehälter 1 durch die Beheizungsvorrichtung 2 aufgeheizt.
Wird der Dampfdruck der im Elektrolytbehälter 1 befindlichen Elektrolytflüssigkeit grösser als der Druck der gasförmigen Füllung des übrigen Systems, so tritt im Elektrolytbehälter 1 Dampfbildung ein und es wird Elektrolyt aus dem Elektrolytbehälter 1 durch die Rohrleitung 3 in die Elektrodenkammer 4 verdrängt. Sobald die Elektroden 5,6 vom Elektrolyt erreicht werden, setzt der Stromdurchgang zwischen den Elektroden 5 und 6 ein und dieser Stromdurchgang nimmt mit der Eintauchtiefe der Elektroden 5 und 6 zu. Durch Joule'sche Wärme wird in der Elelmodenkammer 4 : Elek-. trolyt verdampft. Der Elektrolytdampf vermischt sich mit dem inerten Gas und gelangt durch die Rohrleitung 7 in den geschlossenen Heizraum des Wärmeaustauschers 8.
In diesem Heizraum des Wärmeaustauschers 8 gibt der Elektrolytdampf seine Wärme an die Wärmeaustauschfläche ab und kondensiert. Das Kondensat fliesst durch die Kondensatleitung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurück. Der Dampfdruck im Elektrolytbehälter 1 und der Druck des Gas-Elektrolytdampf-Gemisches. in
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der Elektrodenkammer 4 und im Heizraum des Wärmeaustauschers 8 stehen in einer Wechselwirkung und ein stationärer Zustand ergibt sich, wenn an der Wärmeaustauschfläche des Wärmeaustauschers 8 gerade so viel Elektrolytdampf kondensiert wird, als in der Elektrodenkammer 4 erzeugt wird.
Wird dem GasElektrolytdampf-Gemisch durch die Wärmeaustauschfläche des Wärmeaustauschers 8 mehr Wärme entzogen, so sinkt infolge zu starker Kondensation von Elektrolytdampf der Druck des Gas-ElektrolytdampfGemisches und unter der Wirkung des höheren Dampfdruckes im Elektrolytbehälter 1 wird mehr Elektrolyt aus diesem in die Elektrodenkammer 4 verdrängt. Dies hat zur Folge, dass die Eintauchtiefe der Elektroden 5 und 6 und damit die Verdampfung von Elektrolyt in der Elektrodenkammer 4 zunimmt, bis das Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Elektrodenkammer 4 und dem Heizraum des Wärme austauschers 8 einerseits und im Elektrolytbehälter 1 anderseits wieder hergestellt ist.
Tritt bei gleichbleibender Temperatur des Elektrolytbehälters 1 eine Abnahme der Kondensation von Elektrolytdampf an der Wärmeaus- tauschfläche des Wärmeaustauschers 8 ein, beispielsweise-infolge Steigerung der Temperatur des im Kochgefäss befindlichen Kochgutes, so hat dies eine Drucksteigerung im ganzen geschlossenen System zur Folge.
Dies bewirkt eine teilweise Kondensation des im Elektrolytbehälter 1 enthaltenen Dampfes, . vodurch Elektrolyt aus der Elektrodenkammer 4 durch die Rohrleitung 3 in den Elektrolytbehälter 1 zurückströmt, die Eintauchtiefe der Elektroden 5,6 und damit die Leistungsaufnahme und Elektrolytdampfbildung in der Elektrodenkammer 4 abnimmt, bis der Druck in der Elektrodenkammer 4 und im Wärmeaustauscher 8 mit dem der Temperatur des Elektrolytbehälters 1 entsprechenden Dampfdruck des Elektrolytes übereinstimmt.
Nimmt die Kondensation von Elektrolytdampf im Wärmeaustauscher 8 zu, so sinkt der Druck im Wärmeaustauscher 8 und in der Elektrodenkammer 4, der Dampfdruck des Elektrolyts im Elektrolytbehälter 1 überwiegt und es wird Elektrolyt aus dem Elektrolytbehälter 1 durch die Rohrleitung 3 in die Elektrodenkammer 4 verschoben, die Eintauchtiefe der Elektroden 5, 6 und damit die Leistungsaufnahme und Elektrolytdampfbildung in der Elektrodenkammer 4 nehmen zu, bis wiederum das Druckgleichgewicht zwischen Wärmeaustauscher8 und Elektrodenkammer sowie dem Elektrolytbehälter 1 hergestellt ist. Hört die Kondensation von Elektrolytdampf an der Wärmeaustauschfläche des Wärmeaustauschers 8 vollständig auf, z.
B. bei leer eingeschaltetem Kochkessel, so wird der Elektrolyt aus der Elektrodenkammer4 bis auf einen kleinen Rest, der eine zur Deckung der Wärmeverluste gerade genügende Elektrolytdampfbildung noch ermöglicht, verdrängt. Durch Beeinflussung der Beheizungsvorrichtung 2 des Elektrolytbehälters 1 wird dessen Temperatur und dadurch der Dampfdruck im System und die Wärmeübertragung im Wärmeaustauscher 8 reguliert. Die Elektrolytdampfbildung der Elektrodenkammer 4 und damit die Leistungsaufnahme regulieren sich selbsttätig bis zu der durch die maximale Eintauchtiefe der Elektroden 5,6 gegebenen Grenze nach Massgabe der Wärmeübertragungsverhältnisse im Wärmeaustauscher 8 und dem durch die Temperatur des Elektrolytbehälters 1 gegebenem Dampfdruck.
Die Beheizungsvorrichtung 2 des Elektiolytbehälters 1 kann auf verschiedene Weise reguliert werden, beispielsweise durch impulsweises Einschalten und Ändern der Impulsdauer, durch Vorschalten eines Regulierwiderstandes, durch direkte Spannungsänderung mittels eines Reguliertransformators. Es kann sich dabei als vorteilhaft erweisen, nur einen Teil der Beheizungsvorrichtung 2 regulierbar auszugestalten. Die Reguliervorrichtung der Beheizungsvorrichtung 2 kann in Abhängigkeit von der Leistung, vom Druck oder von der Temperatur gesteuert sein.
Da weder für die Regulierung der Leistungsaufnahme noch für die Begrenzung des Druckes bewegliche Teile durch die Wandungen des Elektrolytbehälters 1 und der Elektrodenkammer 4 hindurchgeführt werden müssen, des weiteren das System auch keine Durchbrechungen aufweist, die durch betriebsmässig bewegte Teile geschlossen sind, kann die aus dem Elektrolytbehälter 1, der Elektrodenkammer 4 und dem Heiz- raum des Wärmeaustauschers 8 mit Einschluss der Rohrleitungen 3 und 7 und der Kondensatleitung 9 bestehende Anlage als hermetisch geschlossenes System ausgebildet werden, so dass Gewähr dafür geboten ist, dass Menge und Konzentration des Elektrolytes unverändert erhalten bleiben.
Gegebenenfalls kann aus Sicherheitsgründen ein in der Zeichnung nicht dargestellter Thermostat in den Elektrolytbehälter 1 oder in die Elektrodenkammer 4 oder in beide eingebaut werden, welcher den Schalter 11 oder den Hauptschalter 10 bei Erreichen einer Maximaltemperatur ausschaltet. An geeigneter Stelle kann auch eine Schmelzsicherung angeordnet sein, welche die Stromzufuhr unterbricht, wenn die Temperatur in der Elektrodenkammer4 oder im Heizraum des Wärmeaustauschers 8 eine gefährliche Höhe erreicht.
An einer vom Elektrolyt nicht erreichbaren Stelle der Wandung des Heizraumes des Wärmeaustauschers 8, der Elektrodenkammer 4 oder der diese verbindenden Rohrleitung 7 kann ferner eine Weichlotsicherung vorgesehen sein, welche bei Erreichen eines bestimmten Druckes und einer bestimmten Temperatur, aber selbstverständlich erst nachdem die andem Sicherungsvorrichtungen zur Wirkung gebracht wurden, gelöst wird Die vorgesehenen Sicherungsvorrichtungen können mit elektrooptischen oder
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elektroakustischen Alarmvorrichtungen versehen werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Elektrodendampfheizung zur Beheizung eines Wärmeaustauschers entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen Ausführungsform. Mit 1 ist wiederum ein
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dessen unterer Teil durch eine Rohrleitung 3 mit dem unteren Teil einer Elektrodenkammer 4 verbunden ist. Die Elektrodenkammer 4, in welcher die Elektroden 5 und 6 angeordnet sind, ist durch eine Rohrleitung 7 mit dem Heizraum eines Wärmeaustauschers 8, in diesem Falle eines Heizungskessels, verbunden und aus diesem Heizraum führt eine Kondensatleitung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurück. Mit dem Heizraum des Wärmeaustauschers 8 ist ein geschlossener Behälter 8'durch eine Rohrleitung verbunden, in welcher ein Metallpfropf 12 mittels Weichlot eingelötet ist.
Bei dieser Anordnung wird das in der Elektrodenkammer 4 und im Heizraum des Wärmeaustauschers 8 enthaltene inerte Gas bei Einsetzen der Dampfentwicklung in der Elektrodenkammer 4 ohne sich wesentlich mit Elektrolytdampf zu mischen in den Behälter 8'verdrängt. Dabei bleibt dieser Behälter 8'und die ihn mit dem Heizraum des Wärmeaustauschers 8 verbindende Rohrleitung verhältnismässig kühl und dies hat den Vorteil, dass zum Einlöten des Metallpfxopfens 12 ein Weichlot verwendet werden kann, dessen Schmelztemperatur niedriger ist als die Temperatur des Elektrolytdampfes bei maximal zulässigem Druck. Die Sicherheitwirddadurchwe- sentlich erhöht.
Auch die Ausführungsform nach Fig. 2 wird zweckmässig mit den vorstehend erwähnten, in der Zeichnung nicht dargestellten Sicherungsvorrichtungen versehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrodendampfheizung mit einem hermetisch geschlossenen System, das aus mindestens einer Elektrodenkammer, einem mit dieser kommunizierenden, geschlossenen und mit einer elektrischen Heizung versehenen Aufnahmebehälter für einen flüssigen Elektrolyten und mindestens einem Wärmeaustauscher besteht, wobei durch Beheizung des geschlossenen Aufnahmebehälters flüssiger Elektrolyt aus demselben in die Elektrodenkammer verdrängt und in dieser verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter im kalten Zustand ausschliesslich durch flüssigen, im erhitzten Zustand durch flüssigen und verdampften Elektrolyt gefüllt ist.
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Electrode steam heating with a hermetically sealed
system
Electrode vapor heating systems, in which two or more electrodes are immersed in an electrolytic liquid, which is heated by Joule heat when a current passes through it and partially evaporated, the vapor developed serving as a heat carrier, are known per se.
So is z. B. a version (Austrian. Patent No. 137522) with a receptacle for temporarily receiving the electrolyte fluid is known. In this design, so that it can fulfill its task, the free space in the receptacle must be at least equal to the active electrolyte volume.
Since this space is filled with air from the pressure of the free atmosphere in the starting position, every increase in pressure in the vapor space causes a displacement of electrolyte fluid from the electrode chamber into the receptacle up to the pressure equivalent. The increase in pressure thus causes a reduction in the active electrolyte volume. The increase in pressure can be limited by operating a pressure control valve. However, the air flowing out of the receiving vessel has become saturated with vapor of the electrolyte liquid and every actuation of the pressure control valve for the purpose of pressure limitation therefore inevitably leads to a loss of electrolyte liquid. This is followed by a loss of performance and increased wear and tear on the electrodes, caused by the increase in the concentration of the electrolyte fluid.
Increases in an electrode steam heater of this type, which z. B. is used to heat a cooking vessel, the temperature of the food in the cooking vessel, this causes an increase in the vapor pressure in the vapor space and a displacement of electrolyte fluid from the electrode space into the receptacle until the air present in this latter reaches the pressure prevailing in the vapor space is compressed. As less electrolyte volume is now effective, the heating power is reduced and the cooking time is extended. The initially high heating output is only fully effective for a short time and it decreases more and more as the food temperature rises. There is an unfavorable ratio of installed power to actually effective mean value.
This is particularly disadvantageous where the energy has to be paid for according to the demanded power and consumption, in that the power costs have to be paid in addition to the consumption.
For higher values of the operating pressure, designs of this type are hardly applicable because the compressibility of the air volume present in the receiving vessel does not allow a constant power consumption of the electrode heating system to be achieved even with increasing pressure. If the pressure equalizing valve were to be actuated at increased pressure to prevent a further increase in pressure, the volume of electrolyte fluid corresponding to the volume of air that was discharged could only be supplied again after the pressure in the system had dropped below atmospheric pressure.
In the normal starting position, with electrode steam heaters of this type, all electrolyte liquid is in the electrode space. If the temperature is close to the boiling point as a result of a previous cooking process, a considerable overcurrent occurs when the device is switched on again.
In another, likewise known embodiment (Swiss patent specification No. 271058), the receptacle, in which the electrolyte liquid is received during reduced operation or in the non-operational state, also has a space filled with air. By heating the air contained in this space, the electrolyte fluid is temporarily displaced from the receptacle into the electrode space. Even with designs of this type, the compressibility of the air increases with increasing
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the pressure in the vapor space from the electrolyte liquid. Electrode chamber pushed back into the receiving vessel until the same pressure prevails in its air space.
Designs of this type also have a strong dependence of the active electrolyte volume on the system pressure. The thermodynamic law also requires high air temperatures even for low system pressures; these designs are therefore unsuitable for higher pressures.
According to the invention, these disadvantages are avoided in an electrode vapor heater with a hermetically sealed system, which consists of at least one electrode chamber, a closed receptacle for a liquid electrode that communicates with this and is provided with an electric heater.
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is avoided by the fact that the receptacle is filled exclusively with liquid in the cold state and with liquid and vaporized electrolyte in the heated state.
This electrode vapor heater according to the invention is thus distinguished from the known one by the difference that the use of an air-filled space in the receiving vessel is dispensed with. Instead of air as a counterpressure medium, there is steam which, depending on the operating state, can be formed from the electrolyte fluid or returned to it through condensation. At the same value of the pressure prevailing in the system, the electrolyte liquid can be partially or wholly displaced from this into the electrode space by supplying heat into the receiving vessel. Removal of heat from the receptacle causes partial or complete suction of the electrolyte liquid from the electrode chamber into the receptacle.
The counterpressure formation in the receiving vessel is brought about exclusively by the amount of heat supplied to it in relation to its heat loss, without more or less large displacement of electrolyte fluid from the electrode space. By suitably defining the temperature value of the receptacle, it can be achieved in a boiler provided as a heat exchanger that the full amount of electrolyte and thus also the full heating power is effective during the entire heating process, so that a temporary power peak is avoided. The electrode steam heater according to the invention can be used with the same advantages for low and high operating pressures.
In Figs. 1 and 2 of the drawings, two exemplary embodiments of the electric vapor heating according to the invention are shown schematically.
In Fig. 1, 1 denotes a closed electrolyte container which is provided with an electrical heating device 2 and the lower part of which is connected by a pipe 3 to the lower part of a closed electrode chamber 4 in which the electrodes 5 and 6 are arranged.
The upper part of the electrode chamber 4 is connected by a pipe 7 to the closed heating space of a heat exchanger 8, in the illustrated case a cooking kettle, from the lower part of which a condensate line 9 leads back into the electrode chamber 4. 10 denotes a main switch, by means of which both the electrodes 5 and 6 and the heating device 2 of the electrolyte container 1 can be connected to a power supply system s, t, while 11 denotes a switch by means of which the heating device 2 when the electrodes 5, 6 can be switched off.
When the heating device 2 of the electrolyte container 1 is not in operation, the majority of the electrolyte is located in the electrolyte container 1 and the rest of the space in the electrolyte container 1, the electrode chamber 4 and the heating space of the heat exchanger 8 as well as the pipes 3, 7 and the condensate line 9 formed, closed system is filled with an inert gas or gas mixture. If the electrode steam heater is now put into operation by closing the main switch 10 and the switch 11, the electrolyte container 1 is heated by the heating device 2.
If the vapor pressure of the electrolyte liquid in the electrolyte container 1 is greater than the pressure of the gaseous filling of the rest of the system, vapor formation occurs in the electrolyte container 1 and electrolyte is displaced from the electrolyte container 1 through the pipe 3 into the electrode chamber 4. As soon as the electrodes 5, 6 are reached by the electrolyte, the passage of current between the electrodes 5 and 6 begins and this passage of current increases with the immersion depth of the electrodes 5 and 6. Joule heat in the Elelmodenkammer 4: Elek-. trolyt evaporates. The electrolyte vapor mixes with the inert gas and passes through the pipe 7 into the closed heating space of the heat exchanger 8.
In this heating space of the heat exchanger 8, the electrolyte vapor gives off its heat to the heat exchange surface and condenses. The condensate flows back through the condensate line 9 into the electrode chamber 4. The vapor pressure in the electrolyte container 1 and the pressure of the gas-electrolyte vapor mixture. in
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the electrode chamber 4 and in the heating space of the heat exchanger 8 interact and a steady state results when just as much electrolyte vapor is condensed on the heat exchange surface of the heat exchanger 8 as is generated in the electrode chamber 4.
If more heat is withdrawn from the gas-electrolyte vapor mixture through the heat exchange surface of the heat exchanger 8, the pressure of the gas-electrolyte vapor mixture falls as a result of excessive condensation of electrolyte vapor and, under the effect of the higher vapor pressure in the electrolyte container 1, more electrolyte is displaced from this into the electrode chamber 4. As a result, the immersion depth of the electrodes 5 and 6 and thus the evaporation of electrolyte in the electrode chamber 4 increases until the equilibrium between the pressure in the electrode chamber 4 and the heating chamber of the heat exchanger 8 on the one hand and in the electrolyte container 1 on the other hand is restored is.
If the temperature of the electrolyte container 1 remains the same, there is a decrease in the condensation of electrolyte vapor on the heat exchange surface of the heat exchanger 8, for example as a result of an increase in the temperature of the food in the cooking vessel, this results in an increase in pressure in the entire closed system.
This causes partial condensation of the vapor contained in the electrolyte container 1,. vodurch electrolyte from the electrode chamber 4 flows back through the pipe 3 into the electrolyte container 1, the immersion depth of the electrodes 5, 6 and thus the power consumption and electrolyte vapor formation in the electrode chamber 4 decreases until the pressure in the electrode chamber 4 and in the heat exchanger 8 equal the temperature of the electrolyte container 1 corresponds to the corresponding vapor pressure of the electrolyte.
If the condensation of electrolyte vapor in the heat exchanger 8 increases, the pressure in the heat exchanger 8 and in the electrode chamber 4 decreases, the vapor pressure of the electrolyte in the electrolyte container 1 predominates and electrolyte is displaced from the electrolyte container 1 through the pipe 3 into the electrode chamber 4, which The immersion depth of the electrodes 5, 6 and thus the power consumption and electrolyte vapor formation in the electrode chamber 4 increase until the pressure equilibrium between the heat exchanger 8 and the electrode chamber and the electrolyte container 1 is again established. The condensation of electrolyte vapor on the heat exchange surface of the heat exchanger 8 completely stops, e.g.
B. with the kettle switched on empty, the electrolyte is displaced from the electrode chamber4 except for a small residue, which allows the formation of electrolyte vapor that is just sufficient to cover the heat losses. By influencing the heating device 2 of the electrolyte container 1, its temperature and thereby the vapor pressure in the system and the heat transfer in the heat exchanger 8 are regulated. The electrolyte vapor formation in the electrode chamber 4 and thus the power consumption regulate themselves automatically up to the limit given by the maximum immersion depth of the electrodes 5, 6 according to the heat transfer conditions in the heat exchanger 8 and the vapor pressure given by the temperature of the electrolyte container 1.
The heating device 2 of the electrolyte container 1 can be regulated in various ways, for example by switching on in pulses and changing the pulse duration, by connecting a regulating resistor, by direct voltage change by means of a regulating transformer. It can prove to be advantageous here to configure only part of the heating device 2 to be adjustable. The regulating device of the heating device 2 can be controlled as a function of the power, the pressure or the temperature.
Since neither for the regulation of the power consumption nor for the limitation of the pressure moving parts have to be passed through the walls of the electrolyte container 1 and the electrode chamber 4, furthermore the system also has no openings that are closed by operationally moving parts, the from the The electrolyte tank 1, the electrode chamber 4 and the heating space of the heat exchanger 8 with the inclusion of the pipes 3 and 7 and the condensate line 9 are designed as a hermetically sealed system, so that the amount and concentration of the electrolyte remain unchanged .
If necessary, for safety reasons, a thermostat, not shown in the drawing, can be installed in the electrolyte container 1 or in the electrode chamber 4 or in both, which switches off the switch 11 or the main switch 10 when a maximum temperature is reached. A safety fuse can also be arranged at a suitable point, which interrupts the power supply when the temperature in the electrode chamber 4 or in the heating space of the heat exchanger 8 reaches a dangerous level.
At a point on the wall of the heating chamber of the heat exchanger 8, the electrode chamber 4 or the pipeline 7 connecting these, a soft solder fuse can also be provided at a point on the wall of the heating space of the heat exchanger 8 that cannot be reached by the electrolyte, which when a certain pressure and a certain temperature is reached, but of course only after the other safety devices Effect have been brought about, is solved. The safety devices provided can be electro-optical or
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electroacoustic alarm devices are provided.
The embodiment of the electrode steam heater for heating a heat exchanger shown in FIG. 2 corresponds essentially to the embodiment described above. With 1 is again a
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the lower part of which is connected to the lower part of an electrode chamber 4 by a pipe 3. The electrode chamber 4, in which the electrodes 5 and 6 are arranged, is connected by a pipe 7 to the heating space of a heat exchanger 8, in this case a heating boiler, and a condensate line 9 leads back from this heating space into the electrode chamber 4. A closed container 8 ′ is connected to the heating space of the heat exchanger 8 by a pipeline into which a metal plug 12 is soldered by means of soft solder.
With this arrangement, the inert gas contained in the electrode chamber 4 and in the heating space of the heat exchanger 8 is displaced into the container 8 ′ without significantly mixing with electrolyte vapor when the development of steam in the electrode chamber 4 begins. This container 8 'and the pipeline connecting it to the heating space of the heat exchanger 8 remain relatively cool and this has the advantage that a soft solder can be used for soldering the metal plug 12, the melting temperature of which is lower than the temperature of the electrolyte vapor at the maximum permissible pressure . This significantly increases security.
The embodiment according to FIG. 2 is also expediently provided with the above-mentioned securing devices not shown in the drawing.
PATENT CLAIMS:
1. Electrode vapor heater with a hermetically closed system, which consists of at least one electrode chamber, a communicating with this, closed and provided with an electrical heater receptacle for a liquid electrolyte and at least one heat exchanger, whereby by heating the closed receptacle liquid electrolyte from the same into the Electrode chamber is displaced and evaporated in this, characterized in that the receiving container is filled exclusively with liquid in the cold state and with liquid and vaporized electrolyte in the heated state.